近55年珠江流域干湿状况时空特征及其与气候环境变化的关系

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本文使用1960年12月-2015年11月珠江流域45个国家级气象站点的降水、气温等数据和相应的土壤数据,结合位置信息计算出各站点的自修正帕默尔干旱指数(Sc-PDSI),构建了全流域和各子区域的年和季两个时间尺度的干湿指数序列,研究了珠江流域的干湿状况时空特征,以及三种内部气候环境因子(降水、气温和蒸发)和四种全球气候环境事件(太平洋年代际涛动、恩索、北大西洋涛动和印度洋偶极子)对珠江流域干湿状况的影响。同时分析了珠江流域的干旱环境特征并通过计算重现期做了风险评估。主要得到以下结论:  (1)空间分布上,近55年来,珠江流域大部分地区处于干湿正常状态,而西江桂北区西部、桂中区中部、粤桂区北部以及三个子区域(西江粤桂区、北江流域、三角洲)相互接壤的区域为轻微干旱。时间分布上,无论年尺度还是季尺度,近55年来,全流域和各子区域大都逐渐变湿,仅西江桂北区和粤桂区的夏季有变干趋势。干湿变化的突变时间点大多集中在1960年代前期和2010年左右。而西江桂中区、粤桂区和三角洲的某些突变发生在1990年代。年代际周期的振荡变化主要影响着全流域及各子区域逐渐变湿,仅东江流域在1990年代至2000年代期间有年际尺度的干湿变化。  (2)从内部因素来看,降水与干湿变化显著正相关,蒸发则为显著负相关,除三角洲外,气温与干湿变化显著负相关。上期降水对干湿的贡献最大,占各因子总贡献的27.70%。同期降水次之,占26.43%。贡献最小的分别为上期蒸发(贡献比例为6.45%)和同期蒸发(贡献比例为8.98%)。  (3)从外部因素来看,同期的太平洋年代际涛动是珠江流域干湿变化最主要的影响因素。太平洋年代际涛动对西江粤桂区东北部、北江流域西北部和东南部、东江流域中南部和三角洲等地的全年干湿贡献率为-0.285;对西江盘江区和桂中区西部等地的的全年干湿贡献率为-0.296;对西江桂北区西部、粤桂区西部、北江流域北部和东南部、东江流域中北部等地的春季干湿贡献率为-0.374;对西江盘江区、桂北区中东部、桂中区西部和三角洲东南部等地的春季干湿贡献率为-0.364;对西江桂北区中北部、桂中区北部、东江流域中东部和三角洲西部等地的夏季干湿贡献率为-0.274。  (4)近55年来,珠江流域共发生11次干旱事件,总历时为208个月,总烈度为113.9。其中第9次(1994.4-1998.8)的干旱程度最严重,联合重现期为73.2年,而同现重现期高达643.1年,其发生非常罕见。与粤西地区相比,珠江流域的干旱程度更严重,且程度轻微的干旱事件发生更频繁。风险评估结果显示,严重干旱风险较大的地区有西江盘江区北部、桂北区西部、桂中区东部、粤桂区东部、北江流域南部和三角洲中部等地。风险较小的有西江盘江区西部、桂中区中部、粤桂区北部和南部、北江流域北部和三角洲东北部等地。  综上所述,在全球变暖的背景下,本研究对从流域尺度上认识内外部气候环境变化对珠江流域干湿状况的定量影响,具有一定的理论意义。同时,对提高气候环境的变化变异的预测水平,进而对流域环境进行风险评估,以期为水资源的合理规划利用及抗灾救灾的风险管理提供决策参考。
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